CN205160243U - 复合电动机和发电机 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种复合电动机，圆柱形磁感转子外侧同轴设有双面定子绕组，双面定子绕组外侧同轴设有环状形磁感转子，环状形磁感转子外侧设有金属外壳；双面定子绕组包括定子硅钢，定子硅钢的内壁四周与外围四周均嵌有绕组，定子硅钢两侧同轴设有环状形金属块，多根金属棒从定子硅钢及其两侧的环状形金属块内穿过，环状形金属块与圆柱形磁感转子的轴及金属外壳之间均设有滚珠轴承。本实用新型还提供了一种复合发电机，结构与上述复合电动机相同。本实用新型通过在定子硅钢的内外侧均设置绕组，并在定子绕组内、外侧均设置磁感转子，双面综合利用与原来只利用一面相比，大幅度地加大能量有效利用率，总效率是原来常规设备的两倍。

Description

复合电动机和发电机

技术领域

本实用新型涉及一种电动机和发电机，尤其涉及一种能量有效利用率高、总效率是常规电动机两倍的电动机和发电机。

背景技术

发电机是把机械能转化成电能的机器，电能是当今人类最主要的能源，无论在生产还是日常生活中，每时每刻都离不开电力能源，能源严重紧缺是当今社会存在最普遍的现象，所以加大能源转换能量的有效利用率是每一个人的神圣职责，也是全人类的共同愿望。

电动机的主体工作部分是由定子绕组与圆柱形磁感转子组合而成，为了明显简易直观，把多种不同形式的定子绕组都看成是十二槽二极三相绕组，如图1所示，定子绕组2同轴设于圆柱形磁感转子1外侧，当三相绕组线圈全部接通上外部三相电源时，绕组中形成闭合线路，产生感生电流与磁感应电动势，共同形成同方向旋转磁场，圆柱形磁感转子就产生同方向旋转力，对外输送机械能。

现有的电动机的定子只有内侧设有绕组，输出机械能较低，能量有效利用率低下。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种能量有效利用率高的电动机和发电机。

为了解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是提供一种复合电动机，包括圆柱形磁感转子，其特征在于：所述圆柱形磁感转子外侧同轴设有双面定子绕组，双面定子绕组外侧同轴设有环状形磁感转子，环状形磁感转子外侧设有金属外壳；

双面定子绕组包括定子硅钢，定子硅钢的内壁四周与外围四周均嵌有绕组，定子硅钢两侧同轴设有环状形金属块，多根金属棒从定子硅钢及其两侧的环状形金属块内穿过，环状形金属块与所述圆柱形磁感转子的轴及金属外壳之间均设有环状形滚珠轴承。

优选地，所述定子硅钢的内壁四周与外围四周均设有线槽，内、外线槽的数量相等、横截面积也相等，内、外线槽位置对应；内、外线槽内均嵌有绕组。

优选地，所述内、外线槽内的绕组串联。

优选地，所述金属棒包括设于所述定子硅钢内的第一金属棒，以及与第一金属棒两端螺纹连接的第二金属棒。

优选地，所述第一金属棒与所述定子硅钢紧密牢固，无间隙松动。

优选地，所述环状形金属块上设有用于将定子绕组的电源导线输出去的通道。

优选地，工作时，圆柱形磁感转子在旋转磁场的作用下产生机械能，双面定子绕组外围的环状形磁感转子也同样产生旋转磁场，形成机械能，并且环状形磁感转子与圆柱体形磁感转子对外输送的机械能功率相等。

本发明还提供了一种复合发电机，包括圆柱形磁感转子，其特征在于：所述圆柱形磁感转子外侧同轴设有双面定子绕组，双面定子绕组外侧同轴设有环状形磁感转子，环状形磁感转子外侧设有金属外壳；

双面定子绕组包括定子硅钢，定子硅钢的内壁四周与外围四周均嵌有绕组，定子硅钢两侧同轴设有环状形金属块，多根金属棒从定子硅钢及其两侧的环状形金属块内穿过，环状形金属块与所述圆柱形磁感转子的轴及金属外壳之间均设有环状形滚珠轴承。

本实用新型提供的装置克服了现有技术的不足，通过在定子硅钢的内外侧均设置绕组，形成双面定子绕组，并在双面定子绕组内、外侧均设置磁感转子，两个磁感转子在旋转磁场的作用下均产生机械能，双面综合利用与原来只利用一面相比，可以大幅度地加大能量有效利用率，总效率是原来常规设备的两倍。

附图说明

图1为常规电动机定子绕组示意图；

图2为本实施例提供的复合电动机原理示意图；

图3为定子硅钢穿金属棒结构示意图；

图4为本实施例提供的复合电动机正视图；

图5为本实施例提供的复合电动机侧视图；

图6为发电机工作原理示意图。

具体实施方式

为使本实用新型更明显易懂，兹以一优选实施例，并配合附图作详细说明如下。

图2为本实施例提供的复合电动机结构示意图，所述的复合电动机包括圆柱形磁感转子1，双面定子绕组3同轴设于圆柱形磁感转子1外侧；双面定子绕组3的定子硅钢叠片的内壁四周与外围四周全部开通出线槽3-1，并且内外线槽数量相等、横截面积也相等，内外槽位置对应。

内槽槽口与外槽槽口之间的对应直线距离要远小于原来只有一个内槽槽口与槽底之间的直线距离，也就是需要适量地加大内外槽左右两边的宽度，只有这样的公用定子绕组，才能达到：内壁四周的完整绕组体系与外围四周的完整绕组体系都能对外围环状形磁感转子产生磁感应电动势，形成旋转磁场，产生机械能，双面定子绕组内外槽线圈对内膛的圆柱体形磁感转子也同理。

内外槽内都嵌绕组，方法如下：线径与原来不变，内外槽匝数相等，内外槽匝数之和等于原来只有内槽的匝数，绕组结构形式与原来只有内槽的电动机绕组结构形式全等；内外槽绕组最后连接(以第一相绕组为例)：内槽第一相绕组的尾端与外槽第一相绕组的首端接(串联)，也就是内外槽绕组串联后才算一个完整的绕组体系，最后，内槽第一相绕组的首端与外槽第一相绕组的尾端当作两端电源导线输送到外面，第二相、第三相同理。这样就形成一个双转子之中的公用定子绕组。

双面定子绕组3外侧同轴设有环状形磁感转子4，方法如下：如果要利用同样材料，铸造与原来圆柱体形磁感转子完全相同的功能结构，也就是紧靠定子绕组的磁感材料部分，则：如果主体部分是鼠笼形绕组，那么定子绕组外围也铸造一个鼠笼形环状磁感转子；假如是绕线形磁感转子，那么定子绕组外围也铸造一个环状形绕线磁感转子。把环状形磁感转子套在定子绕组外围四周，定子绕组外部端线接通上三相电源，这样，不但原来定子绕组内壁四周的圆柱形磁感转子在旋转磁场的作用下产生机械能，而且定子绕组外围套的环状形磁感转子也同样产生旋转磁场，形成机械能，并且，外围环状形磁感转子与原来的圆柱体形磁感转子对外输送的机械能功率相等，也就是说：这种双转子电动机与原来一个转子电动机相比，当定子绕组从外界电网上吸收同样多的电能时，双转子电动机产生的机械能功率是原来只有一个转子的电动机的2倍。

本实施例提供的复合电动机的制造过程如下：

首先铸造一个硅钢叠片定子，在定子硅钢3-3横截面圆周上打孔钻洞，通常情况下打通六个互相间隔距离相等的孔洞3-2，六个孔洞横截面要全等，且孔洞要远离线槽的位置。

结合图3，将六根全等的第一金属棒5分别穿过六个孔洞3-2，第一金属棒两端裸露的部分加工成螺纹状，条件要求：第一金属棒5必须硬度相当高，坚固结实，穿进定子孔洞的部分第一金属棒5外围与定子孔洞内壁四周必须紧密牢固，不能有间隙松动，第一金属棒5经过定子硅钢3-3两端部后，再向两端延长一段适量的长度(也不宜太长)，再把经过定子硅钢两端部露在定子外面的第一金属棒5全部加工成外围四周螺纹旋丝状，然后再给定子硅钢嵌绕组，绕组端部尽量远离第一金属棒5。完成后，再铸造十二根适量的第二金属棒6，在十二根第二金属棒6中，每一根第二金属棒6都要一个端部加工成环状形(空心)，内壁四周还要加工成螺纹状，另一端外围四周加工成螺纹状，再把任意一根第二金属棒空心(外围四周环状形、内壁四周螺纹状)的一端套在定子硅钢叠片露在外边的第一金属棒5外围四周螺纹状上面，正好稳固。定子硅钢左右两端其它所有第二金属棒6也都完全按照同种方法与第一金属棒5连接。

结合图4和图5，然后，铸造一个环状形磁感转子4，套在双面定子绕组3外围，要求环状形磁感转子长度与定子绕组有效部分长度一样，也同原来圆柱体形磁感转子长度一样，环状形磁感转子必须模仿原来圆柱体形磁感转子的材料、构造形式进行铸造，这样才能确保环状形磁感转子与原来圆柱体形磁感转子工作性能、转化效率等各方面全等，接着再铸造一个金属外壳7套在环状形磁感转子4的外围，要求金属外壳7长度当套在环状形磁感转子上4时两端分别要多出一些距离，然后再铸造两个全等的第一环状形滚珠轴承8，分别套进金属外壳7两端内壁四周，再接着铸造两个全等的环状形金属块9，环状形金属块9外围四周要保持正好套在第一环状形滚珠轴承8的内壁四周，大小与形状确定后，在这两个全等的环状性金属块9一周分别开通六个孔洞9-2，两个被开通六个孔洞的金属块仍然是全等；环状形金属块9上还开有两个细长条状形孔洞9-1，是专门把定子绕组的电源导线输出去的通道，再把这两个环状金属块9经过定子硅钢3-3两端的金属棒分别穿套进去，正好套在第一环状形滚珠轴承8的内壁四周。

接着，把常规的圆柱形磁感转子1装进双面定子绕组3的定子硅钢内膛，圆柱形磁感转子1的两端轴1-1外围套加第二环状形滚珠轴承10，第二环状形滚珠轴承10正好套入环状形金属块9的内壁四周。

然后，铸造两个端盖。两个端盖要全等，每一个端盖形状要求：上半部横截面积是圆形，厚度要适中，圆心处是孔洞状，孔洞面积要保持当穿进转子轴通过时，空洞内壁四周与转子轴外围四周要保持适量的间隙，圆环形端盖环四周也还要打通六个孔洞，也还要再开通两条细长条状形孔洞，圆形端盖边缘下方铸造一个矩形，较厚一块金属板，金属板与端盖边缘下方铸造成整体(不可分开)，这块矩形金属板四周处还要打通四个螺纹状丝眼，再把端盖四周的六个孔洞对准六根金属棒穿进去，两条细长形孔洞也要与先透进去的金属块的两条细长形孔洞对应对齐，这时，立即把三根电源导线的输入端与三根电源导线的输出端顺两条对应细长条状形孔洞输到外面，再用六角螺丝帽十二个，把左边端盖外面露出的六根外围是螺纹状的第二金属棒用螺丝帽套上拧旋紧固，右端操作程序同理，没有电源导线的一端，金属块与端盖不需要开通两条对应细长条形孔洞。

最后，铸造支撑架，外观形状要求：横截面积是较厚河坝状整理梯形，最上端是水平面形状与端盖边缘下方配加的矩形金属板全等，四角边缘处也要开出螺纹状丝眼，另一端同理，直接与地面接触的是矩形表面平整较厚的金属板，这块金属板的左右两端要与两个全等的河坝状正立梯形金属板浇铸成整体(不可分开)。紧接着把环状形磁感转子最外层中间上方焊接一个钩架(以便利用外力吊悬，便于拆装)，如果有条件，可以连续焊接2～6个钩架，钩架之间间距要相等，钩加左右边都可以设计成凹凸形，目的是放进传动带，便于带动工作机做功，最后利用外力把整体支撑架运到两端端盖边缘下方的矩形金属板正下方，对齐后再把整机放下，螺纹丝状上下孔眼也要对齐，这时立即用螺纹丝钉对准上下螺纹丝状孔眼，穿透进去，旋拧紧固，左右两端操作程序一样。

同理，也可以制造双转子的复合发电机，具体分析如下：

结合图6，发电机A工作原理如下：发电机是利用外界动力装备B通过传送带C带动磁感转子在定子线圈绕组中旋转，做切割磁力线运动，定子线圈绕组中的导体就产生感应电动势，如果把发出的电能输送给外界用电负载工作，定子绕组线圈中的导体的产生感生电流，并且外界用电负载功率越大，感生电流就越强，带动发电机工作的动力装备需要承担的负载量也就越大，带动它的动力装备耗能量也就越大。主要原因是：感生电流总要阻碍磁感转子(磁场)与导体(定子绕组)之间的相对运动。再分析最明显的现象，发电机与电动机相比，还存在着一种特殊性：发电机磁感转子顺转时与电动机磁感转子反转时，定子绕组导体中对应的电流方向与变化规律是一样的，这就明显造成当发电机磁感转子顺转时，输送电能给用电负载工作时，发电机定子绕组导体中就产生感生电流，形成与发电机磁感转子旋转方向相反的旋转磁场力(反向磁感力)，如图6所示，图6中，顺时针实线箭头表示动力装备带动发电机磁感转子旋转方向，逆时针虚线箭头表示磁感反向力方向。

磁感反向力对于带动发电机工作的动力装备是有害的，但是它毕竟也是一种能量，虽然不容易直接利用，但是经过特殊化设计安装，可以得到间接性转化利用，在前面分析过双转子电动机，在这里还可以设计制造出双转子发电机。双转子发电机装配设计程序与前面分析的双转子电动机同理，在这里就不再详述。

当双转子发电机发出电源输送给用电负载工作时(用电负载要求的是三相交流电动机)，当用电负载总功率接近发电机总容量的时候，双转子发电机定子绕组外围附加的环状形磁感转子象发电机磁感转子一样旋转产生机械能(只是旋转方向与发电机圆柱体形磁感转子旋转方向相反)，机械能功率等于发电机输送给外界工作的用电负载总功率。

双转子发电机与双转子电动机在发电厂的可以组合应用，形成一种复合电力机械，，不但可以联网工作，而且还可以离网单独形成一个工作体系，加大了能源的有效利用率。

Claims (7)

1.一种复合电动机，包括圆柱形磁感转子(1)，其特征在于：所述圆柱形磁感转子(1)外侧同轴设有双面定子绕组(3)，双面定子绕组(3)外侧同轴设有环状形磁感转子(4)，环状形磁感转子(4)外侧设有金属外壳(7)；

双面定子绕组(3)包括定子硅钢，定子硅钢的内壁四周与外围四周均嵌有绕组，定子硅钢两侧同轴设有环状形金属块(9)，多根金属棒从定子硅钢及其两侧的环状形金属块(9)内穿过，环状形金属块(9)与所述圆柱形磁感转子(1)的轴及金属外壳(7)之间均设有环状形滚珠轴承。

2.如权利要求1所述的一种复合电动机，其特征在于：所述定子硅钢的内壁四周与外围四周均设有线槽(3-1)，内、外线槽的数量相等、横截面积也相等，内、外线槽位置对应；内、外线槽内均嵌有绕组。

3.如权利要求2所述的一种复合电动机，其特征在于：所述内、外线槽内的绕组串联。

4.如权利要求1所述的一种复合电动机，其特征在于：所述金属棒包括设于所述定子硅钢内的第一金属棒(5)，以及与第一金属棒(5)两端螺纹连接的第二金属棒(6)。

5.如权利要求4所述的一种复合电动机，其特征在于：所述第一金属棒(5)与所述定子硅钢紧密牢固，无间隙松动。

6.如权利要求1所述的一种复合电动机，其特征在于：所述环状形金属块(9)上设有用于将定子绕组的电源导线输出去的通道。

7.一种复合发电机，包括圆柱形磁感转子(1)，其特征在于：所述圆柱形磁感转子(1)外侧同轴设有双面定子绕组(3)，双面定子绕组(3)外侧同轴设有环状形磁感转子(4)，环状形磁感转子(4)外侧设有金属外壳(7)；

双面定子绕组(3)包括定子硅钢，定子硅钢的内壁四周与外围四周均嵌有绕组，定子硅钢两侧同轴设有环状形金属块(9)，多根金属棒从定子硅钢及其两侧的环状形金属块(9)内穿过，环状形金属块(9)与所述圆柱形磁感转子(1)的轴及金属外壳(7)之间均设有环状形滚珠轴承。